Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 15 – vyšlo 13. dubna, ročník 5 (2007) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

15/2007

Návrat Američanů na Měsíc

Petr Kulhánek

Letos uplyne 50 let od vypuštění prvního sovětského SputnikuSputnik 1 – první vesmírná družice Země. Zkonstruoval ji Sergej Koroljov v Sovětském svazu. Měla průměr 58 cm a hmotnost 83 kg. Byla vynesena 4. října 1957 z kosmodromu Bajkonur. Obsahovala vysílač, který do 25. října 1957 vysílal pípavý signál, který se ve své době stal symbolem počátku kosmické éry. Družice oblétala Zemi do 3. ledna 1958, kdy vstoupila do atmosféry a shořela. Parametry orbitální dráhy: výška 250 km, sklon 65°, doba oběhu 96 min, rychlost 7,8 km/s. do vesmíru. Stalo se tak 4. října 1957. Neuvěřitelných padesát let kosmonautiky, která dala člověku zcela nové technologie a současně otevřela bránu k poznání neznámých světů kolem nás. Počáteční snahy o dobytí vesmíru člověkem, které vyústily v přistání Američanů na MěsíciMěsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl). v roce 1969, byly nahrazeny automaty brázdícími celou sluneční soustavu. V posledních letech ale Američané vážně uvažují o opětovném dobytí Měsíce člověkem a postavení trvalé základny na Měsíci, která by se stala odrazovým můstkem k výpravě člověka na MarsMars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila. i dalším planetám. Lze vůbec dvakrát vstoupit do stejné řeky?

NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, byl založen prezidentem Eisenhowerem 29. července 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších. Apollo – americký program pilotovaných vesmírných letů probíhající v letech 1961 až 1972 a současně název kosmické lodi, která dopravila člověka na Měsíc. Vyvrcholením bylo přistání člověka na Měsíci (Apollo 11, Neil Armstrong, 20. 7. 1969). K cestě na Měsíc byla používána dosud největší nosná raketa Saturn V. Astronauté posledních misí využívali k pohybu po povrchu Měsíce speciální motorové vozítko. Měsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl). Mars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila.

Cesta na Měsíc

Pro novodobé cesty na Měsíc připravují Američané zcela novou nosnou raketu Ares. Skloubí v sobě to nejlepší z technologií současných raketoplánů a nosné rakety Saturn VSaturn V – největší nosná raketa dosud vyrobená člověkem. Raketa Saturn V byla použita v programu Apollo a bezpečně dopravila člověka na Měsíc. Později vynesla upravená verze kosmickou stanici Skylab na oběžnou dráhu Země. Jedná se o třístupňovou raketu. První stupeň (5 motorů F-1 společnosti Rocketdyne) využíval jako palivo kerosin a kapalný kyslík, hořel 150 sekund a celkový tah měl 34 MN. Druhý stupeň (5 motorů J2) měl jako palivo kapalný vodík a kyslík, hořel 360 sekund a tah měl 5 MN. Třetí stupeň měl jediný motor J2 s tahem 1 MN a zapaloval se dvakrát, poprvé na 165 sekund a podruhé na 335 sekund. Celková výška rakety byla 111 metrů, průměr měla 10 metrů, hmotnost 3 000 tun. Při 13 startech rakety nedošlo nikdy k žádné havárii. Poslední start proběhl v roce 1973., která byla využívána u letů Apollo. Nosná raketa je vyvíjena ve dvou variantách Ares I a Ares V. Lehčí varianta Ares I by měla sloužit pro běžné lety na oběžnou dráhu a k dopravě lidské posádky na Měsíc. Robustnější varianta Ares V má dva pomocné pětisegmentové motory, tzv. boosterySRB – Solid Rocket Booster, také označovaný jako RSRM (Reusable solid rocket motor). Motor na pevné palivo, který se používá u raketoplánů a bude použit jako první stupeň pro novou raketu Ares., které umožní i dopravu velmi velkých nákladů (až 130 tun) na MěsícMěsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl). a k Mezinárodní kosmické staniciISS – International Space Station, mezinárodní vesmírná stanice. Od roku 1993 je společným projektem americké NASA, Ruska, Kanady, evropských států sdružených v kosmické agentuře ESA a Japonska. První modul byl vynesen v roce 1998, první posádka na stanici byla v roce 2000. V roce 2008 byl k ISS připojen evropský výzkumný modul Columbus. V roce 2011 byl instalován víceúčelový americký modul Leonardo a v roce 2021 zatím poslední ruský modul Nauka. V roce 2011 letěl k ISS poslední raketoplán. Od té doby zajišťují styk se stanicí lety ruských lodí Sojuz, v poslední době se přidaly lodi Crew Dragon soukromé společnosti SpaceX. Na ISS operuje stálá posádka.. Ares V bude využíván v další etapě letů na Měsíc při stavbě lunární základny.

Samotná kosmická loď ponese název Orion. Bude prostornější než její předchůdce ze 70. let minulého století. Pilotní kabina má stejný kuželovitý tvar, jen je třikrát větší. Do pilotní kabiny se vejde až šest osob, pro cestu na Měsíc se počítá s čtyřčlennou posádkou. Sama technika přistání se příliš nezměnila. Na oběžné dráze Měsíce zůstane servisní modul s pilotní kabinou, od kterého se oddělí přistávací modul se čtyřmi pavoučími nohami. Po přistání se kosmonauti na povrchu Měsíce budou pohybovat v lunárním vozítku, tzv. roveru. Pro první cesty se počítá s maximálně týdenním výsadkem. Jakmile ale bude postavena lunární základna, kosmonauti zůstanou na Měsíci až půl roku. Přistávací modul s sebou ponese mnohem větší množství paliva než jeho předchůdce a tak bude možné přistát kdekoli na měsíčním povrchu. U let; Apolla byla přistání omezena pouze na okolí měsíčního rovníku. Návrat na Zemi bude probíhat stejně jako u misí ApolloApollo – americký program pilotovaných vesmírných letů probíhající v letech 1961 až 1972 a současně název kosmické lodi, která dopravila člověka na Měsíc. Vyvrcholením bylo přistání člověka na Měsíci (Apollo 11, Neil Armstrong, 20. 7. 1969). K cestě na Měsíc byla používána dosud největší nosná raketa Saturn V. Astronauté posledních misí využívali k pohybu po povrchu Měsíce speciální motorové vozítko.. Část přistávacího modulu odstartuje z Měsíce zpět k servisnímu a pilotnímu modulu na oběžné dráze kolem Měsíce. Zde se kosmonauti přesunou do pilotní kabiny a kosmická loď Orion se vydá zpět k ZemiZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru.. Pilotní kabina bude pro průlet atmosférou chráněna tepelným štítem a v závěru letu se snese na pevný povrch na třech padácích. Přistání na mořskou hladinu je u mise Orion plánováno jen jako záložní možnost. Američané chtějí pilotní kabinu využívat opakovaně. Po výměně tepelného štítu by měla sloužit až pro deset letů na Měsíc. A časový plán? Do roku 2008 vyvinout pilotovanou loď Orion, vyzkoušet ji s lidskou posádkou a započít robotický výzkum Měsíce. Do roku 2015 obnovit lety na Měsíc a do roku 2020 vybudovat na Měsíci lunární základnu.

Porovnání Saturnu V a raketoplánu s novými nosnými raketami Ares I a Ares V.

Jednotlivé fáze letu na Měsíc. 2: Start pomocí nosné rakety Ares V, odhození boosterů. 2a: Start pomocí nosné rakety Ares I. 5: Kosmická loď orion se vydává na cestu k Měsíci. 8: Orion na oběžné dráze kolem Měsíce. 10: start posádky z Měsíčního povrchu. 16: přistání pilotní kabiny zpět na Zemi.

Kosmická loď Orion s přistávacím modulem (nalevo) na oběžné dráze kolem Měsíce.

Kosmická loď Orion na oběžné dráze kolem Měsíce. Povšimněte si
vějířovité konstrukce solárních panelů.

Po přistání na Měsíci. Kosmonauti mají k dispozici lunární vozítko.

Kosmická loď Orion. Velmi důležitým prvkem je záchranný modul. Pomocná raketka dopraví v případě havárie v průběhu startu kosmonauty do bezpečné vzdálenosti od havarované nosné lodi. Záchranný modul činí novou loď mnohem bezpečnější, než jsou současné raketoplány.

Tenkrát a dnes

Když John Fitzerald Kennedy oznámil 25. května 1961, že Američané do konce desetiletí přistanou na Měsíci, bylo období studené války a pouhé čtyři roky po zahájení kosmické éry. Jeho slavný projev odstartoval kosmické závody nemající v historii letů do vesmíru obdoby. Kosmické závody, které daly lidstvu špičkové technologie a které posunuly naše poznání značně kupředu. Symbolicky to vyjádřil Neil Armstrong 21. července 1969 na povrchu Měsíce slovy: „Je to malý krok pro člověka, ale velký skok pro lidstvo“.

Když George Bush oznámil 14. ledna 2004, že se do konce příštího desetiletí Američané vrátí na Měsíc, vybudují zde základnu a odsud se vydají k Marsu, nebyla to podobnost čistě náhodná. Kéž by svá slova myslel současný prezident USA stejně vážně jako kdysi jeho předchůdce. A kéž by USA dávala méně prostředků na nesmyslné válečné konflikty a více prostředků na vědecký výzkum. Pak by se nám na této planetě zcela jistě žilo lépe a radostněji a slova prezidenta Bushe „Humans are headed into the cosmos“ by nevyzněla tak ironicky.

Klip týdne: Znova na Měsíc

Znova na Měsíc. Dne 14. ledna 2004 oznámil americký prezident George Bush návrat Američanů na Měsíc. Časový plán je velmi konkrétní: do roku 2008 vyvinout novou pilotovanou kosmickou loď Orion pro lety s lidskou posádkou a odzkoušet ji s lidmi do roku 2014. Současně by měl v roce 2008 započít robotický výzkum Měsíce s využitím vozítek obdobných Spiritu a Opportunity z Marsu. Lety s lidskou posádkou by měly probíhat od roku 2015 a vyústit vybudováním kosmické základny na Měsíci do roku 2020. V prvních letech bude ještě paralelně probíhat výstavba Mezinárodní kosmické stanice, kterou Američané hodlají dokončit do roku 2010. K návratu na Měsíc i k dokončení stavby Mezinárodní kosmické stanice bude sloužit nová nosná raketa ARES připravovaná ve dvou variantách Ares I a robustnější verzi ARES V určené pro velké náklady. V animaci si můžete prohlédnout start nosné rakety ARES I k Měsíci, sestavení kosmického plavidla Orion, přistání na Měsíci a návrat na Zemi. (mpg, 37 MB)

Odkazy